RELAZIONE ANNUALE 2001

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1 RELAZIONE ANNUALE DBSF Relazione /62

2 INDICE INTRODUZIONE... 3 COMPOSIZIONE E STRUTTURA ORGANIZZATIVA... 4 ORGANI DIPARTIMENTALI... 4 PERSONALE DI RUOLO... 4 Professori di I fascia... 4 Professori di II fascia... 4 Ricercatori... 5 Personale amministrativo... 5 Personale tecnico... 5 PERSONALE NON DI RUOLO... 5 Collaboratori post-dottorato... 5 Dottorandi... 5 Borsisti...6 Tirocinanti... 6 INFRASTRUTTURE E SERVIZI... 7 ATTIVITA DI RICERCA... 8 RIASSUNTI DELLE RICERCHE SVOLTE... 8 PROGETTI DI RICERCA FINANZIATI Fondo di Ateneo per la Ricerca Ministero dell Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica (PRIN) Unione Europea CNR Altri Enti SEMINARI...38 EVENTI ATTIVITA DIDATTICA LAUREATI...43 DOTTORATI DI RICERCA DOTTORATO DI RICERCA IN BIOLOGIA EVOLUZIONISTICA E DELLO SVILUPPO DOTTORATO DI RICERCA IN ANALISI, PROTEZIONE E GESTIONE DELLA BIODIVERSITÀ ELENCO DELLE PUBBLICAZIONI ARTICOLI SU RIVISTE CENSITE DALL INSTITUTE FOR SCIENTIFIC INFORMATION ARTICOLI SU ALTRE RIVISTE LIBRI E CAPITOLI DI LIBRI REPORTS DBSF Relazione /62

3 INTRODUZIONE Il 2001 ha rappresentato il quinto anno di vita del Dipartimento di Biologia strutturale e funzionale. Si è trattato sostanzialmente di un anno di consolidamento delle attività, con alcune rilevanti novità per quanto riguarda le infrastrutture di ricerca e di servizio. Tra queste, è importante segnalare l attivazione dei laboratori nella sede di Busto Arsizio: presso l edificio ristrutturato degli ex-molini Marzoli sono pienamente operanti i gruppi di ricerca di Farmacologia, di Biologia molecolare e di Patologia generale, che sostengono anche l attività didattica legata al nuovo corso di Laurea triennale in Biologia anitaria. Durante l estate si è poi realizzata la fusione tra la biblioteca Biologica e quella di Medicina, con la costituzione della nuova Biblioteca Biomedica presso gli spazi di via Dunant 3. Il patrimonio librario ammonta ora ad oltre 2500 monografie di carattere biomedico, mentre il numero di abbonamenti correnti a riviste scientifiche supera i 200. La Biblioteca offre ai suoi utenti, docenti e studenti delle Facoltà di Medicina e di Scienze, numerosi servizi sia di tipo tradizionale che telematico. Vi è stato un modesto ricambio di personale, per il trasferimento di alcuni docenti ad altre sedi e per l arrivo di nuovi membri. Il numero di afferenti al DBSF al 31 dicembre 2001 era di 45 docenti e 16 unità di personale non docente. Molto ampia è la varietà di discipline presenti nel Dipartimento (18 settori disciplinari appartenenti alle aree Biologica, Medica, Matematica, Fisica, Chimica ed Agraria). L attività di ricerca ha avuto un buon sviluppo qualitativo e quantitativo, come si può desumere dal significativo incremento (+32% rispetto all anno precedente) del numero di pubblicazioni su riviste censite dall ISI. Il giudizio positivo sulla qualità della ricerca è confermato anche dall aumento del numero dei progetti finanziati dalla U.E. (quattro), dei Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale del MIUR (sei, tra i quali tre Coordinatori Nazionali) e dei Progetti CNR (tre). Come nel passato, il Dipartimento ha ospitato numerosi eventi di carattere scientifico e culturale, promossi da strutture dell Ateneo e da Enti esterni pubblici e privati. Di particolare rilevanza è stato il 96 Congresso Nazionale della Società Botanica Italiana tenutosi alla fine di Settembre. Oltre ai molti aspetti positivi del bilancio annuale del Dipartimento occorre però segnalare anche alcune ombre, rappresentate essenzialmente dal mancato completamento dell edificio esterno di servizi, la cui necessità è sempre più sentita, e dalla mancata copertura di alcune posizioni vacanti di personale tecnico-amministrativo, la cui assenza impedisce ad alcuni servizi dipartimentali di decollare in modo adeguato. Le pagine seguenti contengono, per il lettore interessato, le informazioni dettagliate sulle diverse attività del Dipartimento durante l anno appena trascorso. Varese, 16 febbraio 2002 Il Direttore Antonio Peres DBSF Relazione /62

4 Organi dipartimentali Direttore: Prof. Antonio Peres Vice Direttore: Prof. Roberto Taramelli Giunta: Prof. Paolo Gerola Prof. Daniela Parolaro Prof. Roberto Taramelli Prof. Magda deeguileor Prof. Alessandro Fumagalli Prof. Loredano Pollegioni Dr. Antonio Di Guardo Dr. Nicoletta Landsberger COMPOSIZIONE E STRUTTURA ORGANIZZATIVA Al 31 dicembre 2001 afferiva al DBSF il seguente personale: Personale di ruolo Professori di I fascia Gianfranco Badaracco Giovanni Bernardini Davide Calamari Paolo Gerola Achillle Ghidoni Daniela Parolaro Antonio Peres Mirella Pilone Marco Saroglia Roberto Taramelli Roberto Valvassori Biologia molecolare Anatomia comparata e Citologia Ecologia Botanica generale Genetica Farmacologia Fisiologia Biochimica Acquacoltura Genetica Zoologia Professori di II fascia Stefano Banfi Paola Barbieri Giorgio Binelli Marcella Bracale Fabrizio Celentano Giuseppe Crosa Magda de Eguileor Mauro Fasano Riccardo Fesce Alessandro Fumagalli Paola Gramatica Elena Monti Loredano Pollegioni Alfredo Porati Chimica organica Microbiologia generale Genetica Botanica generale Fisica Ecologia Zoologia Biochimica Fisiologia Chimica generale ed inorganica Chimica organica Farmacologia Biochimica Fisica matematica DBSF Relazione /62

5 Mariangela Prati Guido Tosi Anatomia comparata e Citologia Zoologia Ricercatori Francesco Acquati Marc Bonapace Elena Bossi Maurizio Brivio Lucia Carlucci Bruno Cerabolini Antonio Di Guardo Marzia Bruna Gariboldi Stefano Giovannardi Maria Ilde Granero Annalisa Grimaldi Nicoletta Landsberger Adriano Martinoli Gianpaolo Perletti Luciano Piubelli Carlo Rossetti Candida Vannini Alberto Vianelli Genetica Patologia generale Fisiologia Anatomia comparata e Citologia Chimica generale e inorganica Ecologia vegetale Ecologia Farmacologia Fisiologia Fisica Zoologia Biologia molecolare Zoologia Farmacologia Biochimica Fisiologia Fisiologia vegetale Fisiologia vegetale Personale amministrativo Daniele Binda Adriana Jacona Stefano Motta Daniela Pozzi Segretario amministrativo Personale tecnico Dr. Angelo Boselli Dr. Anna Giulia Cattaneo Patrizia D Angelo Dr. Rosalba Gornati Luisa Guidali Dr. Gianluca Manarolla Dr. Emanuela Marras Dr. Luisa Paracchini Cinzia Roganti Rosa Rossi Giorgio Terzaghi Raffaele Terzaghi Personale non di ruolo Collaboratori post-dottorato Gianluca Molla Tiziana Rubino Davide Vigetti Dottorandi Barbara Badiello Marco Bianchi Francesca Binda Stefano Bosisio Stella Carro Roberta Ceriani Claudio Monetti Laura Motteran Damiano Preatoni Barbara Raimondi Silvia Sacchi Simona Segalla DBSF Relazione /62

6 Raffaella Cinquetti Elena Ferioli Greta Forlani Alessandra Gagliardi Viviana Job Chiara Tettamanti Gianluca Tettamanti Davide Vigetti Serena Zaccara Borsisti Chiara Cappelletti Michela Costa Rossella De Andreis Simona Lorenzi Ilaria Trizio Tirocinanti Roberta Chirichella Laura Cladinelli Letizia G. Marcone Sabrina Mattiroli Cristian Pellizzer Elena Rosini Hanno fatto parte del DBSF durante il 2001: Prof. Antonella Russo Dr. Massimo Statuto Dr. Daniele Binda Sig. Adriano Tresin Sig. Domenico Gaglioti trasferita dimesso trasferita trasferito trasferito DBSF Relazione /62

7 INFRASTRUTTURE E SERVIZI Servizio - Responsabile Il DBSF è dotato di numerose apparecchiature scientifiche di notevole valore e di infrastrutture generali di servizio, che sono a disposizione dei ricercatori del Dipartimento. Tra gli strumenti scientifici di maggior pregio si possono elencare: 2 Microscopi elettronici a trasmissione (Varese) Microscopio confocale (Varese) Spettrofotometro ad assorbimento atomico (Varese) Sequenziatore di proteine (Varese) HPLC / FPLC (Varese) Rilassometro (Varese) I servizi comuni sono affidati alla responsabilità di una o più unità di personale docente e non docente: Servizio - Responsabile Acqua deionizzata G. Terzaghi Acqua MilliQ R. Gornati Assorbimento atomico A. Fumagalli G. Terzaghi Audiovisivi A. Tresin - L. Guidali Camera calda A. Boselli Colture cellulari invertebrato M. deeguileor Colture cellulari mammifero S. Giovannardi Disposable / Reagenti R. Terzaghi Gas G. Terzaghi Gascromatografia A. Di Guardo - G. Terzaghi HPLC / FPLC L. Pollegioni - A. Boselli Informatica e telefoni C. Roganti Lavaggio vetreria R. Rossi Liofilizzazione G. Terzaghi Microscopio confocale S. Giovannardi Microscopi elettronici G. Lanzavecchia Radioisotopi F. Acquati R. Gornati Rifiuti tossici e nocivi S. Banfi - (G. Terzaghi) Rifiuti tossici e nocivi (B.A.) L. Paracchini Sequenziatore di proteine L. Pollegioni - A. Boselli Stabulario G. Manarolla Sterilizzazione R. Gornati DBSF Relazione /62

8 ATTIVITA DI RICERCA Il Dipartimento è suddiviso in gruppi che svolgono ricerche di base ed applicative in diversi settori della biologia. Riassunti delle ricerche svolte Viene di seguito riportato l elenco dei gruppi di ricerca con il riferimento agli abstracts. L asterisco identifica il coordinatore del gruppo. Gruppo Componenti - (*) P.I Abstracts Gruppo di Farmacologia Antineoplastica Biologia Molecolare Botanica Biotecnologie vegetali Gruppo di Analisi e Gestione delle Biocenosi Laboratorio di Sintesi ed Analisi Chimica DBSF Relazione /62 E. Monti * M. B. Gariboldi G. Perletti E. Marras R. Ravizza M. Marazzi G. Pozzi G Badaracco* N. Landsberger S. Carro M. Curradi A. Izzo S. Segalla P. Gerola* C. Tettamanti E. Ferioli E. Pilotto M. Bracale* C. Vannini B. Bernasconi M.T. Balsemin M. Tenti G. Tosi* B. Cerabolini A. Martinoli B. Badiello R. Ceriani A. Gagliardi B. Raimondi I. Trizio R. De Andreis D. G. Preatoni S. Banfi* A. Fumagalli* L. Carlucci G. Terzaghi E. Cassani M. Cazzaro S. Caprioli L. Mazzagatti E. Caruso M Costa 1, 2, 3 4, 5, 6 7 8, 9 10, 11, 12 13, 14, 15

9 Gruppo Ricerche ambientali Unità di Ricerca QSAR M. Crosta D. Calamari* A. Di Guardo S. Zaccara Sara Castiglioni P. Gramatica* E. Papa L. Pozzoli F. Battaini 16, 17 18,19 Metodi matematici A. Porati * M. I. Granero Immunologia comparata e Parassitologia M. F. Brivio* 21 Biologia degli invertebrati Biologia applicata Biologia cellulare Unità di Biochimica delle proteine Genetica R. Valvassori M. de Eguileor* A. Grimaldi G. Tettamanti L. Guidali C. Rossetti* F. Pomati G. Manarolla G. Bernardini* M. Prati R. Gornati C. Monetti D. Vigetti S. Bosisio M. Pilone* L. Pollegioni* M. Fasano L. Piubelli G. Molla A. Boselli V. Job S. Sacchi S. Fantinato L. Motteran C. Cappelletti S. Lorenzi L. Caldinelli G. L. Marcone C. Pellizzer E. Rosini R. Taramelli* A. Ghidoni A. Russo F. Acquati, M. Bianchi, R. Cinquetti, P. Campomenosi, , 25,26 27, 28 29, 30,31 DBSF Relazione /62

10 Gruppo di Fotobioenergetica Fisiologia cellulare e molecolare A. Vianelli* A. G. Cattaneo A. Peres* R. Fesce E. Bossi S. Giovannardi F. Binda G. Forlani 32 33, 34, 35, 36, Acquacoltura M. Saroglia* 37 Microbiologia Neurofarmacologia Ecologia Quantitativa e delle Acque Interne P. Barbieri* F. Arenghi D. Solera D. Parolaro* T. Rubino A. Vaccani G Crosa* G. Lalumera P. Galli 1. Il nitrossido Tempol causa stress ossidativo, aumento dei livelli di p21 waf1/cip1 e apoptosi in linee cellulari umane. Elena Monti, Raffaella Ravizza, Chiara Bonfadini e Marzia Gariboldi. Il nitrossido piperidinico Tempol (TPL) esercita un effetto antiproliferativo su un pannello di linee cellulari, con una significativa preferenza per le cellule tumorali rispetto a quelle normali. Questo effetto del TPL è dovuto all induzione di apoptosi e sembra coinvolgere proprietà pro-ossidanti del nitrossido. Gli eventi cellulari che portano all apoptosi in seguito al trattamento con TPL sono ancora poco conosciuti, ma è probabile il coinvolgimento del mitocondrio. I mitocondri sono indicati come il punto cruciale nella fase effettrice dell apoptosi, caratterizzata dal collasso del potenziale di membrana mitocondriale, dal disaccoppiamento della fosforilazione ossidativa e dal rilascio di fattori proapoptotici. Il danno mitocondriale è preceduto dalla deplezione del pool di glutatione ridotto dall organello stesso e può contribuire alla completa distruzione dello stato redox intracellulare, generando ROS (Reactive Oxigen Species). Così il mitocondrio rappresenta sia una fonte che un bersaglio di radicali liberi e potrebbe giocare un ruolo complesso nella risposta cellulare al TPL. Gli scopi di questo studio sono i seguenti: - correlare l effetto apoptotico del TPL all induzione di stress ossidativi, mediante la misurazione dei livelli di perossidi intracellulari, nelle cellule leucemiche HL60; - verificare la presenza di TPL nei mitocondri di cellule trattate con il nitrossido; - testare gli effetti del trattamento con TPL sul consumo di ossigeno e sulla produzione di ATP, dosato sui precipitati proteici mediante la reazione luciferinaluciferasi, nei mitocondri di cellule HL60; - stabilire se il TPL esercita i suoi effetti interferendo specificatamente con uno o più passaggi della catena di trasporto elettronico mitocondriale. L attività dei diversi complessi sarà valutata mediante spettrofotometria UV-vis. 2. Resistenza di linee cellulari leucemiche umane alla 1--Darabinofuranosilcitosina: caratterizzazione di un modello sperimentale DBSF Relazione /62

11 Marzia Gariboldi, Raffaella Ravizza, Paolo Perletti, Emanuela Marras and Elena Monti L antimetabolita 1--D-arabinofuranosilcitosina (arac) è tra i più efficaci agenti utilizzati nella terapia di tumori ematologici. I meccanismi attraverso i quali arac esercita il suo effetto citotossico non sono ancora stati chiariti. L incorporazione dell arac nel DNA è associata all induzione di morte cellulare e recentemente è stato riportato che tale morte avviene per apoptosi. L uso clinico dell arac è però limitato dallo sviluppo di resistenza al farmaco da parte del tumore stesso. Diversi meccanismi sono ritenuti responsabili della chemioresistenza, ma recentemente è stato evidenziato che le cellule neoplastiche possono sottrarsi agli gli effetti della chemioterapia grazie a difetti nel processo apoptotico; in particolare, alterazione dell espressione di geni coinvolti nella regolazione dell apoptosi giocano un ruolo critico nella resistenza all arac. Il proto-oncogene bcl-2 codifica per una proteina intimamente coinvolta nella regolazione dell apoptosi, in particolare nelle cellule leucemiche. In queste cellule sembra possibileuna correlazione livelli di espressione di bcl-2 e risposta alla chemioterapia. Evidenze sperimentali indicano che l espressione di bcl-2 non è sempre sufficiente di per se a inibire la morte cellulare, ma che anche modificazioni post transcrizionali e/o alterazioni nella sua distribuzione subcellulare giocano un ruolo importante nella risposta alla chemioterapia. Per meglio comprendere le basi molecolari del ruolo di bcl-2 nella resistenza all arac, abbiamo investigato la relazione tra l effetto citotossico dell arac e i livelli di espressione e la localizzazione subcellulare di bcl-2 in tre linee cellulari leucemiche (HL60, KG1 e J111). Abbiamo inoltre valutato gli effetti dell arac su cellule J111 (che mostravano i più bassi livelli di Bcl-2 e la più alta sensibilità al farmaco) che sovraesprimono l oncogene bcl Tumor suppressor activity of the delta isoform of protein kinase C in colon cancer cells Gianpaolo Perletti We have performed a comparative analysis of the expression of a panel of class n isoforms of Protein Kinase C (PKC) in a model consisting of the nontumorigenic colonic epithelial cell line D/WT, and its tumorigenic src-transformed derivative D/src line. The delta isoform of Protein Kinase C (PKCδ) was found to be down-regulated in neoplastic D/src cells when compared to the parental D/WT line. Interestingly, overexpression of a wild-type cdna PKCδ sequence into D/src cells inhibited cell growth and reverted this cell line to its parental, nontumorigenic status. These results were suggestive of a growth and tumor suppressor activity of PKCδ when overexpressed in rat colonic epithelial cells. Additional experiments evidenced that this activity was selective for GI neoplastic lesions, since non-colonic tumor lines responded poorly to PKCδ overexpression. As a next step we have amplified by RT-PCR a human sequence encoding the PKCδ cdna. This cdna was subcloned into the retroviral vector pbabe/hygro and stably transfected into the PT67 packaging cell line in order to obtain high titre retroviral particles displaying an amphotropic host range for in vitro and in vivo gene transfer experiments. Our retroviral vector, denominated MMLV/GFP/PKCδ, was used to infect a panel of human colon cancer cell lines. These lines displayed different response patterns: whereas the two lines HCT 116 and Caco-2 responded to the PKCδ growth- and tumor-suppressor activity, the line HT-29 was unaffected by PKCδ gene transfer. Besides providing a proof of evidence that PKCδ gene transfer could be potentially useful in colon cancer tratment, we reasoned that this discrepancy of response might provide an experimental model for studying the mechanisms of action of PKCδ. We have thus studied the phopsphoserine/phosphothreonine profiles of the cell lines HCT 116 and HT-29 before and after gene transfer, to identify a potential specific substrate for PKCδ. At present we are DBSF Relazione /62

12 performing experiments to characterize a protein which was found to be present and serine phosphorylated in HCT 116 cells, but not in HT-29 cells. Microsequencing will reveal the identity of this potential substrate of PKCδ. It will be of great interest to assess whether this protein is responsible for tumor cell responsiveness to the anti-oncogenic activity of our novel tumor suppressor gene. 4. Ruolo di PML/RARα nel rimodellamento della cromatina. Simona Segalla, Laura Rinaldi, Nicoletta Landsberger, Gianfranco Badaracco. La leucemia promielocitica acuta (APL) è caratterizzata da un alterazione dei processi di maturazione dei precursori granulocitici, bloccati allo stadio promielocitico. Questi precursori esprimono una forma mutata del recettore per gli acidi retinoici (RARα), conseguenza di traslocazioni cromosomiche che coinvolgono il corrispondente locus genico. Frequentemente RARα è fuso a PML; la proteina di fusione risultante, PML/RARα, è overespressa nei precursori immaturi ed è responsabile del loro fenotipo trasformante. Gli studi compiuti concordano sulla possibilità che alla base della APL ci sia una deregolazione delle proprietà trascrizionali di RARα. Questo reprime o attiva specifici geni in relazione all'assenza-presenza di acido retinoico (RA) ed in virtù della sua capacità di reclutare attività iston-deacetilasiche o iston-acetiltransferasiche; tuttavia, quando fuso a PML, RARα recluta quantità insolitamente alte di corepressori e quest'associazione è cruciale per il suo potere trasformante. Il nostro lavoro ha lo scopo di studiare il ruolo di PML/RARα nel rimodellamento della cromatina; la ricerca è stata compiuta utilizzando, come modello sperimentale, gli oociti di Xenopus. In questo poster presentiamo i risultati della nostra ricerca che dimostrano come, a livello del promotore rarbeta, l'attivazione trascrizione, RA-dipendente, promossa da PML/RARα sia meno efficace rispetto a quella prodotta da RARα. Inoltre, i saggi di accessibilità della struttura nucleosomale evidenziano come RARα produca una parziale disorganizzazione della cromatina; al contrario, PML/RARα non soltanto ne stabilizza la struttura ma determina anche una sua maggiore chiusura, come emerge dai saggi topologici. Questi risultati suggeriscono con forza che, alla base della APL, ci possa essere un anomalo reclutamento, ad opera di PML/RARα, di complessi che, modificando lo stato degli istoni, alterano la struttura della cromatina. 5. NASP: UNA PROTEINA CICLO-REGOLATA PROBABILMENTE COINVOLTA NELLA PROLIFERAZIONE CELLULARE S. Infantino, E. Gentili, M. Bonapace, N. Landsberger, G. Badaracco La regolazione delle divisioni cellulari risulta finemente controllata e l eventuale sua perdita può essere responsabile dello sviluppo di uno stato patologico. La cellula presenta dei programmi che permettono il raggiungimento di un equilibrio tra proliferazione e differenziamento: due processi che risultano inversamente correlati. Quando viene attivato il programma differenziativo, le cellule escono irreversibilmente dal ciclo, mediano l espressione di geni tessuto-specifici e avviano dei meccanismi di protezione dalla morte programmata cellulare. Il blocco irreversibile della duplicazione cellulare può essere però modificato dall azione mediata da oncoproteine virali quali large T antigen di SV40 e E1A. Sulla base di ciò, miotubi terminalmente differenziati sono quindi stati infettati con l adenovirus E1A dl520 e con il relativo controllo rappresentato dalla forma virale portante una delezione a carico di DBSF Relazione /62

13 E1A (E1A dl312) tale da non essere in grado di determinare il reingresso in ciclo. E stata quindi condotta l analisi dei geni differenzialmente espressi in seguito alla perdita del differenziamento cellulare e al rientro in ciclo. Questo approccio sperimentale ha permesso l identificazione di un certo numero di geni e tra questi snasp (Nuclear Autoantigenic Sperm Protein): una proteina che lega gli istoni. Recenti analisi, oltre ai dati ottenuti nello screeening differenziale, hanno suggerito un importante ruolo di snasp nella proliferazione cellulare in quanto si è osservata la variazione dei livelli di mrna. La proteina snasp, a differenza dell mrna, risulta quantitativamente pressoché costante durante la progressione attraverso il ciclo cellulare mentre, inducendo un arresto della proliferazione, si assiste ad una sua perdita graduale. 6. BONAPACE 7. Il gene GUS può essere usato come gene reporter nelle piante? E. Pilotto e P. Gerola L assenza nelle piante della Poli-β-glucuronidasi (GUS) ha fatto sì che, in tali organismi, tale gene fosse spesso utilizzato come gene reporter. In piante trasformate con un costrutto contenente il gene GUS associato al promotore in esame, l attività GUS viene solitamente rilevata istochimicamente, mediante reazione con il cosiddetto X-Glu. La presenza del prodotto della reazione, un precipitato di colore blu, viene utilizzata come indicazione di cellula o tessuto in cui il promotore studiato è attivo. Recentemente, il gene GUS è stato utilizzato in N. alata come gene reporter per studiare l espressione del gene LAT52, gene polline specifico che era noto esprimersi nell antera tardivamente, durante la microsporogenesi. In pistilli impollinati con polline trasformato con costrutto contenente il gene GUS associato al promotore LAT52, attività GUS è stata osservata, mediante reazione istochimica, nei tubetti pollinici nella parte alta dello stilo e nell ovario, mentre è risultata assente nella metà inferiore dello stilo. Tali risultati erano stati interpretati come indicazione di una regolazione differenziata dell attività del promotore del gene LAT52 durante la crescita dei tubetti pollinici lungo lo stilo. Esperimenti preliminari indicano, tuttavia, che la diversa espressione istochimica dell enzima GUS lungo il pistillo sia dovuta ad una inibizione dell attività glucuronidasica nella metà inferiore dello stilo. Il promotore del gene LAT52 sarebbe attivo anche durante la crescita dei tubetti lungo lo stilo. L osservazione di inibizione dell attività GUS e la sua disomogeneità di distribuzione nello stesso organo (parte superiore ed inferiore dello stilo) renderebbero dubbia la possibilità di utilizzo nelle piante del gene GUS come gene reporter quando la presenza della poliglucuronidasi viene evidenziata istochimicamente mediante reazione enzimatica. 8. Analisi della tolleranza allo stress salino in vite Marcella Bracale, Candida Vannini, Marta Tenti, Marta Galimberti, Mauro Fasano La vite distribuita in circa 60 paesi, occupa una superficie di 10 milioni di ha con una produzione stimata di circa 80 milioni di tonnellate. Recentemente si è manifestata l esigenza di ottenere portinnesti con spiccate capacità di resistenza a stress idrico e salino. Questa esigenza nasce dalla necessità di espandere la viticoltura sia in aree costiere della nostra penisola e di paesi extraeuropei (Australia, Nuova Zelanda, Argentina, Sud Africa, ecc.) in cui si utilizzano acque di irrigazione aventi alti livelli di soluti, sia in suoli salmastri nelle zone più interne. Al fine di esaudire tali richieste si stanno cercando gli approcci sperimentali più idonei ad ottenere portinnesti di vite da immettere sul mercato in base alle nuove necessità. Infatti il breeding classico non è più sufficiente a coprire tali esigenze soprattutto per una questione di tempi (servono DBSF Relazione /62

14 circa 20 anni prima di poter omologare un portinnesto originatosi da una popolazione di semenzali). A tal fine nuovi programmi di breeding non potranno prescindere da tecniche di selezione assistita sia per potere accorciare i tempi sia per ottenere risposte molto dettagliate e precise. La ricerca che stiamo svolgendo prevede due diversi tipi di approccio al problema della tolleranza allo stress idrico e salino: 1. utilizzo di tecniche molecolari come AFLP e MSAP per cercare marcatori molecolari che segreghino con il carattere di tolleranza a tali stress allo scopo di individuare loci genetici da utilizzare nella selezione assistita. 2. analisi del profilo proteico per individuare specifiche proteine associate alla risposta a tali stress. Nell ambito di questa indagine si sono utilizzati due genotipi, il portainnesto 1103 P (V. berlandieri x V. rupestris) noto per essere resistente allo stress salino e il portainnesto V. vinifera nota invece come sensibile. 9. Analisi della risposta allo stress da freddo in piante transgeniche di Arabidopsis thaliana sovraesprimenti il gene Osmy4 Candida Vannini, Marcella Bracale,,Maria Teresa Balsemin, Silvia Cucinotta Lo stress da freddo è il principale fattore limitante la produttività e la distribuzione geografica delle piante coltivate. A tutt'oggi la maggior parte dei geni noti, indotti da freddo, codificano per proteine strutturali abbondanti con ruolo fisiologico diretto di protezione/riparo dei danni causati da freddo. Questi geni rappresentano quindi il target finale della cascata di eventi molecolari indotta da stress. Di qui l'interesse per lo studio di fattori trascrizionali indotti da freddo: questi infatti agendo più a monte della cascata di eventi che portano alla tolleranza, sono capaci di controllare e di modulare l'espressione coordinata di più geni a valle. Il gene Osmyb4 codifica per un fattore trascrizionale indotto nei coleottili di riso già a 15 C. Nel nostro laboratorio sono state prodotte piante di Arabidopsis thaliana omozigoti sovraesprimenti costitutivamente il gene Osmyb4 per valutare il coinvolgimento di tale gene nella tolleranza al freddo. L analisi Northern ha indicato livelli differenti di trascritto tra le varie piante trasformate. La caratterizzazione morfologica ha messo in evidenza che le piante transgeniche hanno a 23 un fenotipo nano e un ritardo nello sviluppo rispetto alle piante controllo non trasformate. I test per valutare la tolleranza al freddo delle piante trasformate sono stati: 1) la misura della fluorescenza della clorofilla (come Fv/Fm a 4 e 750 µe m -2 s -1 ) usata come indicazione del danno subito dall apparato fotosintetico; 2) la fuoriuscita di ioni dalle membrane dopo trattamento al freddo. I risultati indicano in entrambi i casi una maggior resistenza al freddo nelle piante trasformate rispetto alle piante controllo. Per identificare i geni indotti da Osmyb4 e correlati con lo stress da freddo sono stati prodotti microarray ad alta densità. 10. Le attività di ricerca dell Unità di Analisi e Gestione delle Biocenosi Guido TOSI, Bruno CERABOLINI, Adriano MARTINOLI, Barbara BADIELLO, Roberta CERIANI, Rossella DE ANDREIS, Alessandra GAGLIARDI, Damiano G. PREATONI, Barbara RAIMONDI, Ilaria TRIZIO. Temi centrali delle attività di ricerca dell UAGB sono l individuazione e la sperimentazione di approcci innovativi all analisi ed al monitoraggio della biodiversità, quali strumenti di supporto decisionale per la definizione di strategie di conservazione e utilizzo sostenibile delle risorse naturali. Le ricerche in atto si focalizzano su tematiche quali l identificazione e DBSF Relazione /62

15 la quantificazione delle influenze di variabili ambientali sulla distribuzione di fauna e vegetazione, sulla dinamica di popolazione, sulle preferenze di habitat e sulla biologia della riproduzione di specie di particolare interesse conservazionistico. Di grande importanza risultano i temi legati alla biologia della conservazione di specie rare, minacciate o di interesse gestionale. Le ricerche condotte dall UAGB vengono incentrate su ecosistemi alpini, prealpini e mediterranei in Italia, e forestali e di savana in Tanzania, finalizzate all analisi di struttura ed interazioni delle comunità animali e vegetali, alla realizzazione di modelli di distribuzione e dinamica di popolazione per la predizione dell idoneità ambientale e della predizione dei potenziali effetti dei cambiamenti climatici sulla biodiversità. Un ulteriore approccio ai predetti temi è la caratterizzazione biomolecolare di specie mediante tecniche quali RAPDs, microsatelliti, AFLP che consentono la discriminazione tra specie sorelle o la quantificazione della variabilità entro e tra popolazioni. Tali attività di ricerca prevedono sovente anche un aspetto applicativo quale realizzazione di cartografie ambientali, formulazione di scenari relativi a status, potenzialità e rischi per le risorse naturali, valutazioni di impatto ambientale in relazione a grandi strutture (autostrade, dighe, aeroporti, ecc.), opere di pianificazione territoriale, redazione e realizzazione di piani e programmi di conservazione, gestione e utilizzo sostenibile delle risorse naturali o di interventi di recupero e miglioramento ambientale. 11. Le attività di ricerca dell Unità di Analisi e Gestione delle Biocenosi in ambito faunistico Adriano MARTINOLI, Damiano G. PREATONI, Barbara BADIELLO, Alessandra GAGLIARDI, Ilaria TRIZIO, Guido TOSI. I progetti di ricerca in ambito faunistico sono riconducibili a cinque settori principali: 1- quantificazione delle influenze di variabili ambientali e di interazioni intra ed inter specifiche sulla distribuzione di Vertebrati; 2-definizione di strategie di conservazione; 3- caratterizzazione genetica di specie mediante tecniche molecolari; 4-realizzazione di modelli; 5-analisi e monitoraggio della biodiversità in ambienti tropicali. Nel dettaglio, i progetti di ricerca in corso, prevedono un approccio di sperimentazione in natura o in laboratorio, di verifica e validazione dei dati raccolti ed eventualmente di progettazione di interventi applicativi. Le ricerche condotte attualmente sono focalizzate sulla conservazione della biodiversità delle foreste alpine mediante interventi di gestione integrata della componente faunistica che si pone l obiettivo di massimizzare la biodiversità in ambito forestale, finalità che prevede una interazione sia sperimentale sia applicativa con i botanici. Nell ambito di tale settore rientra anche il progetto volto alla definizione delle interazioni di alcune specie dell avifauna acquatica sull ittiofauna dei corpi idrici dell Insubria con l obiettivo di quantificare i flussi tra le diverse componenti e di valutare l influenza di alcuni fattori abiotici. Nell ambito degli aspetti più strettamente finalizzati al recupero di componenti faunistiche particolarmente rare o minacciate, agendo anche sul contesto ambientale, è in corso un progetto di reintroduzione dell Orso bruno sulle alpi centrali che si prefigge lo scopo di ristabilire una popolazione vitale della specie. Analogamente, le ricerche in corso sui Chirotteri, attraverso l identificazione dei fattori limitanti e la sperimentazione di specifici interventi ambientali, si prefiggono di ristabilire le consistenze delle popolazioni di specie in regresso. Quale strumento trasversale di sintesi e rielaborazione dei dati raccolti viene utilizzata la modellistica, anche con finalità predittive. DBSF Relazione /62

16 12. Le attività di ricerca dell Unità di Analisi e Gestione delle Biocenosi in ambito floristico-vegetazionale Bruno CERABOLINI, Roberta CERIANI, Rossella DE ANDREIS, Barbara RAIMONDI, Guido TOSI. I progetti di ricerca in ambito floristico-vegetazionale sono riconducibili a quattro settori principali: 1-analisi e monitoraggio della biodiversità in ambienti prealpini ed alpini; 2- caratterizzazione genetica di popolazioni mediante tecniche biomolecolari; 3- formalizzazione delle interazioni strutturali e funzionali specie-habitat-utilizzo antropico del territorio; 4-realizzazione di modelli. I progetti in corso, a partire dalla raccolta e verifica di dati sperimentali sia in laboratorio sia in natura, mirano anche ad elaborare metodologie e strumenti applicativi di interesse conservazionistico e gestionale. L analisi e il monitoraggio della biodiversità prevedono diverse fasi quali, la stima della diversità floristica esistente, l individuazione dei tipi funzionali presenti e la raccolta di dati riproduttivi e in particolare test di germinabilità di oltre 200 specie. Particolare attenzione viene rivolta a specie rare, endemiche o minacciate. A tale proposito le analisi di campo e di laboratorio sono affiancate da tecniche specifiche di biologia molecolare, allo scopo di valutare la diversità genetica entro e tra popolazioni. Il risvolto applicativo di tali indagini consiste nella messa a punto di tecniche di coltivazione floro-vivaistiche di specie autoctone di interesse ambientale e nella coltivazione in vitro di specie minacciate o di interesse conservazionistico. Gli studi legati alle interazioni strutturali e funzionali specie-habitatutilizzo antropico del territorio, eseguiti in contesti forestali dell'arco alpino italiano, vengono impiegati anche per la formulazione di scenari e la definizione di opzioni di gestione nell'ambito di piani di conservazione e di sviluppo sostenibile. L approccio modellistico, concentrato principalmente sull ottenimento di un modello bioclimatico georeferenziato, per l'individuazione della vegetazione naturale potenziale, prevede risvolti applicativi quale ad esempio la valutazione degli effetti del cambiamento climatico globale. 13. Sintesi di nuovi fotocatalizzatori ed attività su cellule tumorali: approccio alla terapia fotodinamica dei tumori S. Banfi 1, E. Caruso 1, E. Monti 2, M.Gariboldi 2. 1 DBSF Via H. J. Dunant, 3 Varese 2 DBSF Via A. da Giussano, 10 Busto Arsizio La terapia fotodinamica (PDT) applicata ai tumori è un importante alternativa alle classiche cure antitumorali, ed è particolarmente adatta per tumori della pelle o, in genere, per quelle forme tumorali situate in zone raggiungibili da fibre ottiche. La PDT si basa infatti sull attivazione di particolari sostanze, precedentemente somministrate per via endovenosa, ottenuta per irradiazione con un fascio di luce ad opportuna lunghezza d onda ed intensità. Quando viene colpito dalla radiazione, il fotocatalizzatore assorbe energia e passa in uno stato eccitato; il ritorno allo stato fondamentale avviene per trasferimento dell energia all ossigeno molecolare che si trasforma in ossigeno singoletto; quest ultimo è una specie radicalica estremamente reattiva che tende ad ossidare ogni sostanza che si trovi a breve distanza dal centro dove è stato generato. In questo modo, solo i tessuti che contengono la molecola fotosensibilizzante e che sono opportunamente irradiati vengono distrutti dall azione combinata della luce e del catalizzatore. Nella letteratura degli ultimi ventanni si trovano molti esempi di molecole, quali porfirine, clorine e ftalocianine, studiate per la PDT; tuttavia, fino ad oggi, solo una sostanza (nome commerciale di Photofrin), che è una miscela di clorine ottenute per solfonazione della ematoporfirina, è attualmente usata in fase clinica. Benché il Photofrin abbia ottenuto l approvazione della FDA, presenta ancora delle DBSF Relazione /62

17 caratteristiche che limitano il suo impiego, vale a dire: a) un estesa fotosensibilizzazione della pelle, b) la scarsa capacità di assorbire radiazioni nella zona del rosso e c) il fatto stesso che sia una miscela di sostanze e non un composto puro. In questo lavoro riportiamo la sintesi di alcuni nuovi fotosensibilizzanti 1-3 della famiglia delle porfirine e clorine ed il loro uso in vitro su cellule HCT116. Il composto 1 [H 2 - tetra(4-amminoetossietanolsolfonamido-fenil)porfirina] è stato sintetizzato dalla tetrafenilporfirina via cloro-solfonazione e successiva reazione con amminoetossietanolo; La porfirina 2 [H 2 -tetra(3,4,5-trimetossi-fenil)porfirina è stata preparata a partire dall 3,4,5- trimetossibenzaldeide e pirrolo mentre la corrispondente clorina 3 [H 2 -tetra(3,4,5- trimetossi-fenil)clorina è stata ottenuta per riduzione di 2 con una idrazina. L attività è stata valutata incubando le cellule per 24 ore con i catalizzatori 1-3, a concentrazioni comprese tra 2 e 70 ng/ml, sostituzione del terreno con PBS seguita da irraggiamento con luce bianca (proiettore per diapositive con lampada da 150 W; intensità 0.07 mw x cm -2 ) per 3 ore per un energia totale di circa 250 mj x cm -2 x s -1 x nm -1 Successivamente si rigenera il terreno originale e la sopravvivenza delle cellule è valutata con test MTT dopo 24 ore. I risultati, confrontati con l attività del Photofrin, indicano che almeno due delle nuove sostanze sono volte più attive della sostanza usata in clinica. 14. INTERAZIONE FRA BIO-MOLECOLE E CLUSTERS METALLO-CARBONILICI Ovvero: i metalli in basso stato di ossidazione possono effettivamente essere fissati da alcune molecole di rilevanza biologica Michela Costa, Maria Teresa Loria, Marco Pastori e Alessandro Fumagalli Laboratorio di Sintesi Chimiche, Dipartimento di Biologia Strutturale e Funzionale dell'università degli Studi dell Insubria, via J. H. Dunant 3, Varese I cluster metallo-carbonilici sono dati dai metalli di transizione in basso stato di ossidazione ( 0) e sono per lo più specie anioniche genericamente formulabili come [M n (CO) x ] c-. L aggregazione in un cluster di n atomi metallici (da un minimo di tre fino anche a qualche decina) avviene generalmente secondo una ben precisa geometria, spesso riconducibile alla struttura del reticolo cristallino del metallo massivo, di cui il cluster idealmente costituisce una porzione. Questo frammento metallico, neutro o dotato di una di carica anionica (c = 0, 1, 2, 3 ) che ne esplicita lo stato di riduzione, è stabilizzato dal guscio esterno di leganti CO. Per queste caratteristiche, tali composti si possono dunque proporre come modelli del particolato metallico rilasciato dalle marmitte cataliche (cristalliti di Pt, Rh, Pd in stato di ossidazione zero o ca. zero). Caratteristica dominante dei cluster carbonilici è una certa densità elettronica, delocalizzata sugli atomi metallici che, si è sempre ritenuto, dovrebbe sfavorire la sostituzione del legante CO (π-acido) con altri puramente basici. Abbastanza recentemente, ed inaspettatamente, abbiamo trovato che un particolare cluster di rodio, l anione [Rh 5 (CO) 15 ] - (un composto da noi isolato già da parecchi anni) reagisce anche con ammine alifatiche (leganti σ puri) dando sostituzione di uno o due carbonili. Tale reattività, del tutto nuova, 1 ha portato all isolamento e caratterizzazione di due derivati, il dianione {[Rh 5 (CO) 14 ]-(H 2 N(CH 2 ) 4 NH 2 )-[Rh 5 (CO) 14 ])} 2- (costituito da due cluster a geometria di bi-piramide trigonale incatenati dalla putrescina) ed il monoanione [Rh 5 (CO) 13 (H 2 N(CH 2 ) 2 NH 2 )] - (dove l etilendiammina sostituisce ben due carbonili agendo da chelante). Questo risultato ha fatto intravedere la possibilità che anche altre molecole di particolare rilevanza biologica ed ovviamente contenenti atomi di azoto adeguatamente basici, possano reagire similmente. DBSF Relazione /62

18 Attualmente stiamo studiando la reattività non solo dell anione pentanucleare [Rh 5 (CO) 15 ] -, ma anche dei carbonili neutri di rodio ed iridio, nonché di alcune specie etero-metalliche di platino-rodio. L indagine di reattività è condotta su molecole quali glucosamina, dopamina, istamina. Nel caso di quest ultima siamo anche riusciti ad isolare un derivato allo stato cristallino (come sale di [NMe 4 ] + ). Questo ha permesso di dedurne la struttura R- X qui a fianco riportata, dove è evidente la chelazione su di un metallo posto in posizione apicale. Di rilievo è la reattività di [Rh 5 (CO) 15 ] - nei confronti delle nucleobasi che risulta in una interazione specifica nei confronti di Adenina e Citosina. L interpretazione degli spettri IR ha evidenziato che tale interazione si manifesta anche con l Adenosina, molto probabilmente con una chelazione che coinvolge l ammino gruppo in posizione 6 e l azoto in 7, con formazione di un anello penta-atomico. 15. PROGETTAZIONE E SINTESI DI NUOVI LEGANTI POLIFUNZIONALI PER LA COSTRUZIONE DI NETWORKS DI COORDINAZIONE. Stefano Banfi*, Lucia Carlucci*, Gianfranco Ciani, Enrico Caruso*, Davide M. Proserpio * DBSF, Università dell Insubria DCSSI, Università di Milano L' interesse verso la progettazione e costruzione di nuovi networks polimerici di coordinazione ha avuto un notevole incremento negli ultimi anni. La scelta opportuna della geometria del legante e delle proprietà coordinative del centro metallico può essere usata come strategia per controllare il processo di self-assembly verso strutture con proprietà stabilite. Leganti bidentati, con lunghezza variabile fra i due centri coordinativi, possono essere usati per controllare le dimensioni delle cavità di networks nanoporosi; leganti polifunzionali possono servire sia per la costruzione di building-blocks sia per il networking. Sono stati preparati cinque nuovi leganti bidentati lunghi con diverso grado di flessibilità in cui una unità centrale aromatica è connessa a gruppi piridinici attraverso legami di tipo etereo [4,4'-bis(piridil-4metossi)bifenile (L 5 ) e 1,5-bis(piridil- 4metossi)naftalene (L 3 )], carbonilico [1,4-fenilenebis(4-piridil-metanone) (L 1 )], estereo [bis(4-piridil)tereftalato (L 2 )] ed etilenico [1,4-bis[2-(4-piridil)etenil]benzene (L 4 )]. L'utilizzo di questi nuovi leganti, nell ambito del self-assembly di polimeri di coordinazione aventi una separazione metallo-metallo grande, ha portato all'isolamento di cinque composti con il cobalto nitrato ed uno con lo zinco triflato che presentano differenti motivi strutturali. I composti [Co(L 2 )(NO 3 ) 2 (MeCN)]. MeCN e [Co(L 5 )(NO 3 ) 2 ] sono costituiti rispettivamente da catene lineari (periodo di Å) ed a zig-zag (periodo di Å). Motivi polimerici 3D e 2D sostenuti da legami sia coordinativi sia di idrogeno sono rispettivamente riscontrati nelle due specie [Zn(L 1 )(H 2 O) 4 ](CF 3 SO 3 ) 2. (L 1 ) 2. H2 O e [Co(L 4 ) 2 (H 2 O) 4 ](NO 3 ) 2. (L 4 ) 4. (H2 O) 8. Il composto [Co(L 1 ) 2 (NO 3 ) 2 ]. (CH 2 Cl 2 ) 2 presenta piani 2D a maglie quadrate mentre il composto [Co 2 (L 2 ) 4 (NO 3 ) 4 ]. (CH 3 ) 2 CO contiene unità dimeriche eccezionalmente lunghe (62.84 Å) costituite da anelli a 42 membri aventi un legante monodentato per metallo. 16. CALCOLO DELLE CONCENTRAZIONI AMBIENTALI DI COMPOSTI FARMACEUTICI : CONFRONTO CON DATI SPERIMENTALI NEI FIUMI Calamari Davide 1, Castiglioni Sara 1, Di Guardo Antonio 1, Fanelli Roberto 2, Zuccato Ettore 2. Dipartimento di Biologia Strutturale e Funzionale, Università dell Insubria, Varese 1. Dipartimento di Ambiente e Salute, Mario Negri, Istituto di Ricerca Farmacologica, Milano 2. L attenzione del mondo scientifico si è recentemente focalizzata sui composti farmaceutici come possibili contaminanti ambientali poiché queste molecole sono state rilevate in DBSF Relazione /62

19 numerosi ecosistemi acquatici. Per comprendere i potenziali effetti di queste sostanze vi è l esigenza di predire le concentrazioni nei corsi d acqua poichè i composti farmaceutici vi sono stati rilevati in gran numero e i carichi che giungono continuamente in ambiente acquatico attraverso le acque reflue sono elevati. Una direttiva Europea (III/5504/94,1994) propone un equazione per calcolare le concentrazioni ambientali (PEC) in funzione della quantità di sostanza usata annualmente, del numero di abitanti del bacino idrografico considerato, del volume di acqua consumata giornalmente da ogni abitante e di un fattore di diluizione. Un approccio simile è stato utilizzato per calcolare le concentrazioni dei composti farmaceutici nei fiumi Po e Lambro in Lombardia, nord Italia. I carichi teorici (carichi derivati dalle vendite) nel bacino idrografico, calcolati dividendo i dati delle vendite nazionali per il numero di abitanti presenti nel bacino idrografico, sono poi stati divisi per le portate medie dei corsi d acqua. I valori di PEC e le concentrazioni calcolate dai carichi teorici sono stati confrontati con i dati sperimentali ottenuti da una recente indagine condotta sui fiumi Po e Lambro. Da questo confronto di può osservare che le concentrazioni misurate sono inferiori rispetto a quelle ottenute dai calcoli teorici. Eritromicina, lincomicina e ibuprofen presentano un rapporto tra le concentrazioni teoriche e quelle sperimentali attorno a 0.1, per l atenololo tale rapporto è pari ad 1 mentre per il salbutamolo il valore è più alto. Occorre ricordare che attualmente la predizione delle concentrazioni ambientali dei farmaci dai carichi teorici può essere solo generica a causa del numero limitato di molecole investigate e della carenza di dati sul comportamento ambientale di queste molecole. 17. PREVISIONE DEL RILASCIO DI DDT DAL SUOLO DELLA VAL D OSSOLA MEDIANTE UN APPROCCIO MODELLISTICO INTEGRATO Di Guardo Antonio e Calamari Davide Gruppo di Ricerche Ambientali, La recente contaminazione da DDT nel Lago Maggiore ha fornito un quadro sperimentale ottimale per studiare il rilascio dal suolo, il movimento verso l aria e le acque superficiali di tale molecola organica persistente. Tale rilascio costituisce un continuo apporto di DDT al Lago Maggiore che era stato coinvolto dalla contaminazione (scoperta nel 1996). Questa situazione causò il bando della pesca e del consumo di alcune specie ittiche e l avvio di una campagna di monitoraggio delle concentrazioni nelle diverse fasi ambientali. Il DDT, prodotto da un sito industriale posto sulla riva del Fiume Toce, tributario del Lago Maggiore, è stato recentemente rilevato anche in val d Ossola a concentrazioni sensibilmente più elevate rispetto al background. A tale proposito la quantificazione del possibile rilascio dal suolo e la seguente migrazione verso le acque superficiali costituisce un importante strumento per la comprensione dell andamento futuro dei livelli di DDT nella biomassa del Lago. Per raggiungere tale scopo sono state quindi monitorate numerose fasi ambientali (suolo, vegetazione, acqua superficiale, solidi sospesi, sedimenti) della Val d Ossola al fine di delineare il quadro dei livelli di DDT a distanze crescenti dall impianto. Tali valori sono stati utilizzati per mettere a punto e calibrare un modello multimediale di fugacità per la previsione del movimento e rilascio del DDT dalla val d Ossola verso il Lago Maggiore. Il modello verrà integrato in un contesto GIS (Geographic Information Systems) e consiste in un submodello suolo per la previsione del rilascio verso l aria (volatilizzazione) e verso l acqua (runoff) e un submodello fiume. Il modello integrato, accoppiato al modello Lago Maggiore già esistente, permetterà di valutare le dinamiche DBSF Relazione /62

20 temporali del DDT nel Lago Maggiore e quindi le concentrazioni nelle diverse fasi biotiche ed abiotiche. 18. APPROCCI QSAR E CHEMIOMETRICI PER LO STUDIO DI PERSISTENZA ATMOSFERICA E LONG RANGE TRANSPORT DI INQUINANTI ORGANICI PERSISTENTI (POPs) Paola Gramatica *, Ester Papa* e Stefano Pozzi** * DBSF, QSAR Research Unit, ** Laboratorio di Studi Ambientali (SPAA)- Lugano (Svizzera) Molti inquinanti ambientali, ritrovati nei ghiacci polari, ma anche in quelli delle Alpi, come ad esempio molti pesticidi, PAH, PCB, ecc., hanno una tendenza al Long Range Transport (LRT), dovuto alla combinazione della loro persistenza ed intrinseca tendenza alla mobilità. I valori di emivita sono comunemente usati come indicatori di persistenza, ma variano molto nei diversi comparti, dipendono dai test di laboratorio e sono noti solo per pochi composti organici. Per colmare queste lacune di dati vengono realizzati modelli predittivi QSAR. Modelli di regressione con i minimi quadrati ordinari sono realizzati utilizzando diversi descrittori molecolari teorici, rappresentanti di diversi aspetti strutturali (anche 3D) delle molecole. I modelli ottenuti, le cui elevate capacità predittive sono verificate con diverse tecniche di validazione (leave-one-out, leave-more-out, leverage) permettono di predire le emivite in atmosfera, suolo, acque per oltre un centinaio dei più importanti inquinanti organici di diverse classi chimiche. Tali emivite vengono poi linearmente combinate con l Analisi delle Componenti Principali (PCA), ottenendo un utile indice globale della tendenza alla persistenza. Anche diverse proprietà chimico-fisiche, come volatilità, solubilità, assorbimento nel suolo, ecc. hanno influenza sulla tendenza al LRT. La miglior combinazione di tali proprietà e delle emivite nei diversi comparti, che minimizzi la tendenza al LRT, viene trovata applicando le funzioni di utilità con le tecniche MultiCriteria Decision-Making (MCDM): gli inquinanti vengono quindi ordinati secondo la loro tendenza al LRT (Indice LRT). L applicazione di modelli di regressione e di classificazione a questo indice LRT, utilizzando descrittori molecolari teorici, permette infine di predire questa tendenza anche per molecole prima della loro immissione sul mercato e addirittura della loro sintesi. 19. I principali temi di ricerca dell'unità QSAR Paola Gramatica, Ester Papa, Francesca Battaini, Luca Pozzoli e Pamela Pilutti Le metodologie QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationships) si basano sull'individuazione e applicazione delle relazioni esistenti tra struttura molecolare dei composti chimici organici e loro attività biologica o proprietà chimico-fisiche. L'applicazione di adeguati descrittori molecolari teorici, in grado di descrivere al meglio tutti gli aspetti della struttura chimica (1D,2D e 3D) e di un ampia tipologia di metodi chemiometrici (su base statistica, ma focalizzati essenzialmente alla possibile applicazione predittiva dei modelli) permettono di realizzare validi modelli per la predizione di proprietà o attività di vario genere. L'Unità di Ricerca QSAR del DBSF applica le metodologie QSAR e vari metodi chemiometrici a diverse problematiche in campo ambientale. In particolare, l'interesse principale è rivolto al problema di rilevanza mondiale dei PBT (Persistent Bioaccumulative and Toxics), con realizzazione di modelli predittivi QSAR per: P: - emivite in diversi comparti ambientali DBSF Relazione /62

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